专利名称：机车微机控制柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机车，尤其是涉及一种机车微机控制柜。
背景技术：
在国内外，随着计算机技术的高速发展，网络技术的成熟，微机控制在机 车上运用越来越广泛。但是目前，我公司生产的出口电传动内燃机车，其微机 控制柜基本是由武汉正远公司或株洲电力机车研究所提供。机车微机控制系统 硬、软件系统由上述两个公司控制，使公司在机车组装、调试、试运、在用户
处交车及售后服务以及提升机车控制水平等一系列工作中处于被动地位；同时 上述两个公司提供的微机产品价格昂贵，大大提高了我公司的出口机车成本， 而且功能不齐全、可靠性低、操作复杂。随公司出口的国家越多，用户要求和 使用环境差异很大，相应的机车控制发生变化，限制了公司机车设计的灵活性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可靠性高、结构简单的机车微机控制柜。 为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案 一种机车微机控制柜， 其特征在于包括可编程控制器、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块、 励磁放大模块、功率放大模块，其中数字量输入输出模块接收机车开关量信号 并输出机车逻辑控制信号，数字量输入输出模块分别与可编程控制器和模拟量 输入输出模块相互传输信号，可编程控制器分别传输信号给励磁放大模块和功 率放大模块，模拟量输入输出模块接收机车模拟信号以及传输信号给柴油机转 速控制单元。可编程控制器还分别与彩色液晶显示器和机车智能设备相互传输 信号。
本实用新型的数字量输入输出模块接收机车开关量信号并输出机车逻辑控 制信号，机车开关量信号包括司机控制器档位信号，机车逻辑控制信号包括机 车工况的转换、机车主电路和辅助电路的接触器的控制等；模拟量输入输出模 块接收机车模拟信号并输出柴油机的转速控制信号，机车模拟信号包括柴油机 转速、柴油机负载反馈信号、柴油机机油压力低保护信号、冷却水温高保护信 号、曲轴箱超压保护信号、降功保护信号、主发电机电压电流信号、牵引电机
电流信号、电阻制动电流信号和直流辅助发电机发出的直流电压信号等；可编
程控制器还与机车智能设备相互传输信号，机车智能设备传输的信号包括传感 器检测的辅助交流发电机三相电压、通风机和冷却风扇的转速信号，显示辅助
交流传动系统运行状态信号；可编程控制器传输信号给励磁放大模块，励磁放 大模块传输的信号包括主发电机励磁电流和辅助发电机的励磁电流信号，其中通过负载反馈信号对主发电机励磁电流信号的控制即对机车功率调整控制，保 证柴油机不过负荷，通过直流辅助发电机发出的直流电压信号对辅助发电机的 励磁电流信号的控制，使辅助发电机发出的直流电压稳定在DC110士2V;通过微 机显示屏显示柴油机转速、负载状态、及各种保护信号，柴油机油、水温度、 压力等其余信号通过仪表盘显示。
本实用新型微机控制柜接受司机控制器档位信号，输出相应电流信号控制 柴油机转速。微机控制柜接受柴油机转速、柴油机负载反馈信号、柴油机机油 压力低保护信号、冷却水温高保护信号、曲轴箱超压保护信号、降功保护信号，
进行对柴油机和机车保护控制；接受各种主发电机和牵引电机电流、电压信号，
完成机车、电气控制系统的保护功能，根据预设保护值完成报警、卸载和故
障信息记录；接受直流辅助发电机发出的直流电压，控制直流辅助发电机发出 的直流电压在DC110士2V;接受传感器检测的辅助交流发电机三相电压、通风机 和冷却风扇的转速信号，显示辅助交流传动系统运行状态，当辅助交流系统故 障时对机车作出卸载、停机等相关控制。微机控制柜通过负载反馈信号对机车 功率调整控制，保证柴油机不过负荷；通过微机显示屏显示柴油机转速、负载 状态、及各种保护信号，柴油机油、水温度、压力等其余信号通过仪表盘显示。 木实用新型的优点是微机控制柜具有功能齐全、可靠性高、操作简便、
控制效果好、功能易于扩展、故障率低等特点，深受用户的欢迎。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型一种机车微机控制柜的结构如图l所示主要由可编程控制器、 模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块、励磁放大模块、功率放大模块构
成，上述模块可以采用现有技术(如可编程控制器(CPU226 ) : 6ES7 216-2AD22-OXBO; 数字量输入输出模块6ES7 223-IBL22-OXAO ;模拟量输 入输出模块6ES7235-0KD22-0XA0)。其中数字量输入输出模块接收机车开关 量信号，数字量输入输出模块与可编程控制器相互传输信号，数字量输入输出 模块与模拟量输入输出模块相互传输信号，可编程控制器分别传输信号给励磁 放大模块和功率放大模块，励磁放大模块分别输出信号给辅发励磁调节输出单 元和主发励磁调节输出单元，功率放大模块分别输出信号给机车性能控制单元 和机车保护控制、报警单元，模拟量输入输出模块接收机车模拟信号，模拟量 输入输出模块传输信号给柴油机转速控制单元。可编程控制器还分别与彩色液 晶显示器和机车智能设备相互传输信号。
本实用新型机车微机控制柜具有控制机车牵引恒功率控制、电阻制动特性控制、辅发电压控制、机车逻辑控制、机车恒低速控制、机车状态检测和故障 保护控制等功能。本实用新型微机控制柜集成设计，对外联结采用电联接器联 结。
现以微机控制柜具有的主要功能来说明其具体实现的方式 机车电路逻辑控制采用逻辑控制取代控制电路的中间继电器控制及其
线路部分，使控制线路结构简化。主要由可编程控制器、功率放大模块和数字
量输入输出模块来完成。
辅助发电励磁控制起动发电机在发电工况其励磁电流受微机控制，柴
油机转速在600 1800 r/min范围内变化时，发电机输出电压稳定在110± 2V范围内。当辅发电压大于125V时，并具有超压保护。主要由可编程控制器、 励磁放大模块和模拟量输入输出模块来完成。
主发电机励磁控制机车在牵引和水阻试验时，微机系统完成在各档柴 油机转速下，牵引主发电机的励磁控制。主要由可编程控制器、励磁放大模块、 主发励磁调节输出单元和模拟量输入输出模块来完成。
机车恒功牵引特性控制机车牵引工况时，微机控制能检测机车主要的
运行参数和工作状态，使主发电机工作于理想的外特性上并具有限压、限流 的特性。主要由可编程控制器、励磁放大模块、主发励磁调节输出单元和模拟 量输入输出模块来完成。
电阻制动控制在不同的柴油机转速下，实现对牵引电机的励磁电流和制
动电流的恒流、限流控制。主要由可编程控制器、励磁放大模块、主发励磁调 节输出单元和模拟量输入输出模块来完成。
机车防空转/防滑控制微机通过比较牵引电机的电流来判断机车是否发 生了空转；当机车发生空转时，微机根据空转/滑行的程度采取降功、撒砂的 措施来防止和消除空转/滑行，更充分地利用和提高机车的粘着性能。主要由 可编程控制器、功率放大模块、模拟量输入输出模块来完成。
柴油机调速控制微机将司机调速手轮的挡位信号挡位信号转换为4 20mA的电流信号送给柴油机调节柴油机转速。主要由可编程控制器、数字量 输入输出模块和模拟量输入输出模块来完成。
机车保护功能微机接受各种电流、电压信号，完成机车、电气控制系
统的保护功能，根据预设保护值完成报警、卸载和故障信息记录。主要由可 编程控制器、励磁放大模块、主发励磁调节输出单元和数字量输入输出模块来 完成。主要由可编程控制器、励磁放大模块、主发励磁调节输出单元和数字量 输入输出模块来完成。
本实用新型的工作原理是机车微机柜由可编程控制器、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块、 励磁放大模块和功率放大模块组成，与机车上的主发电机励磁调节输出单元、 直流辅助发电机励磁调节输出单元、机车性能控制单元、机车保护控制及报警 单元、机车开关量信号单元、机车逻辑控制单元、柴油机转速控制单元、机车 模拟量信号产生设备、彩色液晶示器和机车智能设备等组成机车微机控制系统。
当机车起动和停机、前后向牵引、前后向电阻制动、前后向撒砂、机车前 后照灯、机车标志灯、机车空气压综机组等所有的司机操作机车开关信号、机 车各功能器件如接触器、继电器和各种开关等数字信号通过数字量输入输出模
块输入，通过R485信号总线传输到可编程控制器，可编程序控制器一方面通过 Pl接口和R485信号总线传输到彩色液晶显示器进行操作和机车工况显示，另一 方面进行逻辑运算，并把运算结果通过R485信号总线传输到数字量输入输出模 块，数字量输入输出模块再把逻辑信号传输到功率放大模块进行功率放大，输 出给机车逻辑控制单元进行机车逻辑控制，来实现机车起动和停机、前后向牵 引、前后向电阻制动、前后向撒砂、机车前后照灯开断、机车标志灯开断、机 车空气压综机组工作与停机等逻辑功能。
机车司机控制器速度手柄开关信号通过数字量输入输出模块输入，通过 R485传输到可编程序控制器，可编程序控制器通过运算处理后， 一方面通过R485 信号总线、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块给柴油机转速控制单元 输出柴油机转速控制信号，控制柴油机的转速；另一方面通过励磁放大模块进 行功率放大，给主发电机励磁调节输出单元输出主发电机励磁调节信号，调节 主发电机输出的电压值，从而调节机车输出功率。同时柴油机转速模拟信号和 机车速度模拟信号通过模拟量输入输出模块、R485信号总线、数字量输入输出 模块输入到可编程序控制器，可编程序控制器根据司机控制器手柄档位信号与 柴油机转速信号和机车速度信号进行比较，根据它们的差值一方面来调节柴油 机转速，另一方面调节主发电机输出电压值，从而调节机车输出功率，继而调 节机车速度，使它们与司机控制器手柄档位信号吻合，并同时通过P1接口和R485 信号总线给彩色液晶显示器输送柴油机转速信号和机车速度信号进行显示。
直流辅助发电机辅助发电指令开关信号通过数字量输入输出模块和R485信 号总线输入给可编程序控制器，可编程序控制器输出直流辅助发电机励磁信号 通过励磁放大模块进行功率放大后，输送给辅助发电机励磁调节输出单元，来 调节直流辅助发电机励磁电流，从而调节直流辅助发电机输出的电压，直流辅 助发电机输出的直流电压模拟信号通过模拟量输入输出模块、R485信号总线、 数字量输入输出模块输送给可编程序控制器，可编程序控制器根据直流辅助发 电机发出的电压值与DC110V电压进行比较，根据其差值来调节直流辅助发电机的励磁电流，使直流辅助发电机发出的电压在柴油机工作转速范围内稳定在
DC110士2V，并同时通过Pl接口和R485总线把直流电压输送给彩色液晶显示器 进行显示。
机车主发电机电压和电流信号、牵引电机电压和电流信号、电阻制动电流 和电阻制动励磁电流信号、机车速度信号、柴油机转速信号、柴油机燃油压力 和滑油压力信号、柴油机冷却水温信号等模拟量信号通过模拟量输入输出模块、 R485信号总线、数字量输入输出模块输送给可编程序控制器，可编程序控制器 对这所有的信号进行比较、运算后，输出机车性能控制信号、机车保护控制和 报警信号通过功率放大模块进行功率放大后，输送给机车性能控制单元、机车 保护控制和报警单元，根据机车牵引、制动性能特性曲线对机车进行控制，并 对机车进行柴油机超速、燃油压力低、滑油压力低、柴油机水温高、机车超速、 空转和滑行等进行保护。
机车智能设备如辅助交流传动控制单元、机车行车监控装置等通过R485总 线和P0接口与可编程序控制器进行通信， 一方面可对这此智能设备进行控制， 另一方面把智能设备的状态参数通过Pl接口和R485信号总线输送到彩色液晶 显示器进行显示。
权利要求1、一种机车微机控制柜，其特征在于包括可编程控制器、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块、励磁放大模块、功率放大模块，其中数字量输入输出模块接收机车开关量信号并输出机车逻辑控制信号，数字量输入输出模块分别与可编程控制器和模拟量输入输出模块相互传输信号，可编程控制器分别传输信号给励磁放大模块和功率放大模块，模拟量输入输出模块接收机车模拟信号以及传输信号给柴油机转速控制单元。
2、 根据权利要求1所述的机车微机控制柜，其特征在于可编程控制器还分 别与彩色液晶显示器和机车智能设备相互传输信号。
专利摘要本实用新型公开了一种机车微机控制柜，其特征在于包括可编程控制器、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块、励磁放大模块、功率放大模块，其中数字量输入输出模块接收机车开关量信号，数字量输入输出模块分别与可编程控制器和模拟量输入输出模块相互传输信号，可编程控制器分别传输信号给励磁放大模块和功率放大模块，模拟量输入输出模块接收机车模拟信号以及传输信号给柴油机转速控制单元。本实用新型微机控制柜具有功能齐全、可靠性高、操作简便、控制效果好、功能易于扩展、故障率低等特点，深受用户的欢迎。
文档编号G05B19/05GK201368977SQ20082006492
公开日2009年12月23日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年8月29日
发明者渊 夏, 孟玉发, 迟 樊, 王冠青, 王平华, 平 袁, 青 谢 申请人:南车资阳机车有限公司